论无线传感技术在生态茶园智能设计中的应用研究

林祥德，林 娟，张丽娜

（1.浙江安防职业技术学院，浙江 温州 325016；2.吉林省抚松县职业技术教育中心，吉林 白山 134500）

论无线传感技术在生态茶园智能设计中的应用研究

林祥德1，林 娟2，张丽娜1

（1.浙江安防职业技术学院，浙江 温州 325016；2.吉林省抚松县职业技术教育中心，吉林 白山 134500）

随着社会的信息化、科技化和数字化的加深。人们对信息的传输速度和有效性要求越来越高。传感器出现之后，为人们的生活带来了许多的便利。信息技术的飞速发展，推动了无线技术的进步，无线传感技术逐渐形成。与此同时，结合现代社会绿色健康的生活目标，我国茶叶生产领域提出了创建生态茶园的创新思路，这为茶叶生产开辟出一片新大陆。本文基于温州生态茶园的建设与设计，叙述了无线传感技术在生态茶园智能设计中的应用，深入研究了以ARM茶园防冻技术、茶园无线传感环境监测技术、无线传感滴灌技术。以期实现无线传感技术与智能生态茶园建设的融合。

无线传感技术；生态茶园；智能设计；应用研究

1 无线传感技术的应用与发展

传感器在工业领域、军事行业以及家用器械中都有较广泛的应用，是人们获取信息和数据的有效途径。传感器产生初期，有线传感技术凭其方便快捷以及高可靠性，赢得了广大社会群众的喜爱。但是，随着人们生活质量及技术水平的不断提高，不仅对信息的传播质量和速度要求越来越高，还要追求技术的简约设计，以求达到节省空间、提高效率、便于安装、操作及改动的目的。无线传感技术的简单快捷、高效快速，使其逐渐发展壮大，并取代了有线传感技术的地位。

1.1 无线传感技术的定义

无线传感技术，又称无线传感网络，是一种新型的传感器网络技术。关于无线传感技术的基本组成大体可以分为以下三类，分别是:数据获取网络、数据颁布网络和控制管理中心。系统组成之间相互配合、兼容协调，共同为实现无线传感技术的功能做准备。无线传感技术具有无中心、对等式、自行组织、动态拓扑和多跳路由等多种优势，这也决定了其操作方便、运用灵活的特点。但是，无线传感技术仍处于初步研究和推广应用阶段。因此，存有一些不足之处是在所难免的，亟待优化改善，例如无线传感技术有限的硬件资源和电源容量、传输速度受限以及易受外界干扰的安全性问题。

1.2 无线传感技术构成分析

1.2.1 无线传感网络体系结构

无线传感网络体系的结构是由传感器节点结构和网络体系结构两部分组成的。传感器的节点结构，无线传感网络的最基本构成单元称为节点，节点将传感器与处理单元和通信模块汇聚起来，借助统一的网络协议结合，组成一个分布式的网络，利用这个分布式网络可以将搜集到的数据经过优化处理后，在无线电波的作用下传输给网络信息处理中心，从而实现无线传感技术的信息传输功能。然后是无线传感技术的网络体系结构，由传感器处的节点、汇聚节点、无线传输介质以及网络端口管理四个部分结合构成。其工作原理可以概述为技术人员在工作领域内随机安放节点，以便收集信息，信息经由传输介质传递至端口进行优化管理，最终输送至客户端，有条不紊地系统运行。造就了无线传感技术低功耗、小成本、高适应性的工作特点。

1.2.2 无线传感关键技术

无线传感技术，有三项技术是不容忽视的，即无线传感技术的网络协议制定、网络支撑技术、网络综合管理技术。这三项技术是无线传输技术中的核心部分，也是其发挥功用的关键要素，所以在推广无线传感技术时，必须要做好这三项技术的基础工作。语义、语法和时序是构成无线传感技术网络协议的三大要素，网络协议为无线传感技术的运行和传输，提供了科学合理的规范和标准。在物理层、网络层等结构中具有重要的价值，是无线传感技术工作的基础和前提。现阶段，网络支撑技术的工作重心，集中在时间及地点定位技术上。地点定位与时间同步技术的出现，为无线传感技术的精确度和高效性提供了保障。最后，网络综合管理技术，其起着控制整个无线传感系统的综合作用，确保整个系统有条不紊地运行。

1.3 无线传感技术在茶树种植中的尝试应用

无线传感技术根据不同的应用功能具有相应的适用传感器元件。譬如：温度传感器、湿度传感器、光照传感器以及声音辨识传感器等，正是因为无线传感技术功能多变、运用灵活、可操作性强等特点，使得其被广泛应用在军事、工业和医疗等领域。茶叶位居世界畅销商品行列，其社会需求较大，无线传感技术在茶树种植过程中的尝试应用，节省了大量的劳动力，科学技术的引入，提高了茶树栽培的效率，使茶叶生产的质量和数量都得到了较大的提升，为规模化茶树种植创造了便利的条件和可观的经济收益。

2 温州生态茶园的智能建设与设计

生态茶园，顾名思义，就是基于生态学原理进行茶树的培育和管理而建立起来的茶园。在生态茶园里，生态环保是基本目标，园内的管理始终围绕生态的主题，主张充分利用已有资源，合理配置自然资源，避免能源浪费和环境污染，力求茶叶的天然和绿色健康。下面就从生态茶园的基本规划设计入手，详细分析了生态茶园中的茶树生长环境设计、茶园病虫害防治设计、茶树的种植及栽培设计，致力于建设完成智能生态茶园的最终目标。

2.1 温州生态茶园的基本规划设计

茶叶作为一种比较天然、健康的作物，成为人们日常生活的首选商品，且因茶叶具有多种功用，譬如既可以作为饮品，解渴祛暑，也可以作为中药材的重要组成，具有一定的医用价值。随着茶叶的社会需求量逐渐增大，一些商家看到茶叶行业有利可图，茶叶生产企业迅速兴起。尽管市场上的茶叶供应量已经能够满足社会需求，但茶叶的质量较之前的水平退步了很多。生态茶园的规划建设，目的就是为了转变目前茶叶商家只顾盈利，而忽视茶叶质量的不良现象，以期提高茶叶生产质量，迎合绿色健康的社会主题。

2.2 智能生态茶园的设计关键

2.2.1 茶树生长环境设计

关于茶树的生长环境，最主要的环境因素是水分和土壤。茶树是种植在微酸性的土壤且喜湿热，因此在我国南方地区具有大片的茶园和茶山，水分在茶树的的生长发育过程中发挥着重要的作用，能够充盈植株，是茶树进行光合作用的原料，也是蒸腾作用的动力来源，所以生态茶园在选择园址时，应该尽量选择在靠近水源，或水分较为充足的地区。另外，土壤是茶树赖以生存的基本环境，是茶叶获取营养和能量的重要来源，所以温州生态茶园的建设过程中，要对茶园土壤的培育和养护引起高度重视，适当进行地表铺盖或覆膜以减少茶园水土流失，定期松动土壤保证土壤内的氧气，合理施肥提高土壤肥力，一切为适宜茶树生长做准备。

2.2.2 病虫害防治设计

茶园的茶树遭遇病虫害时，茶农们最常采用的防治方法是大量使用农药、化学试剂。在化学农药的使用初期，的确能取得不错的效果，但久而久之，病虫害对化学试剂产生了一定的抗药性，继续使用化肥农药，不仅使效果适得其反，还会导致大量农药残留在茶叶中，最终流向人体，危害人类健康。秉着生态茶园的建设原则，对于茶树的种植栽培，要充分利用好自然界的规律，采用生物防治，以虫治虫、以鸟治虫，走茶园可持续发展之路。

2.2.3 茶树的种植及栽培设计

建设生态茶园还要特别注意茶树的种植及栽培技术，遵循茶树的自然生长规律。尽量避免人为强制干预，合理密植、适当施肥，保证茶树生长发育所需的各项营养，定期对茶树进行修剪和采摘，以便于茶树的进一步发芽生长，增加茶树的生产数量和质量，真正实现生态茶园的建设目标。

3 无线传感技术在生态茶园智能设计中的应用

3.1 ARM技术对茶园防冻控制的应用

茶树的生长具有一定的周期，一个周期内各个时段茶树所需的温度不同，且茶树生长期对温度的反应较为敏感，因此，茶农在培育茶树时，要密切关注周围环境的温度，防止天灾，发生茶树受冻害的现象。然而，人为频繁地对茶园温度进行测量，是一项既费时又费力且效果不佳的工作。而ARM无线传感技术的出现，可以充分利用无线传感技术，在茶园内安装温度传感器，传感器察觉到周围温度的变化情况，通过ARM技术传递给工作人员或茶农，这种方式既科学又高效，能够很好地避免茶树受冻害的影响。

3.2 茶园无线传感环境监测技术的实现

智能生态茶园的建设，其本质是充分利用传感器的敏感性，经无线传输技术实现信息和数据的快速传递，从而达到高效快速、科学合理的茶树种植和茶园管理工作。茶树在整个生长发育过程中受到多种多样因素的影响。例如：光照、温度、空气中的含水量以及土壤肥力等多种因素，因此，茶园的管理是一个艰巨的任务。无线传感技术的出现，减轻了茶农们的日常管理工作负担，提高了工作效率，各种传感器各司其职，独立管辖各自的工作范围，及时汇报给茶园管理者，简化了茶园环境检测和管理工作，有利于茶叶的高产量和高品质。

3.3 茶园无线传感滴灌技术的尝试

生态茶园中无线传感技术与农田滴灌技术的结合，取代了人力茶园灌溉工作，既节省了大量的劳动力，还提高了茶园生产效率，尽可能实现茶园的自动化管理。经过科学合理的计算以及精确控制的滴灌技术，为茶树的正常发育和快速生长提供足够的水分，与人为灌溉相比，茶园采用无线传感滴灌技术更适合茶树的生长发育，同时节约水资源，契合了生态茶园地位建设目标。

4 结论

无线传感技术是标志着现代社会科技进步的重要标志，它在工业生产、军事训练和居民生活中都具有重要的应用价值。本文探究无线传感技术在农业方面，特别是智能生态茶园的建设中的应用，介绍了ARM茶园防冻技术、无线传感滴灌技术和无线传感茶园环境检测技术，以上三个实例为无线传感技术在生态茶园的智能建设上的应用提供了有利的保证。

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[2]刘瑞玲,李祥林.无线传感网络研究与应用综述[J].电脑知识与技术.2010(12):198-200.

[3]林新坚,黄东风,罗涛.生态茶园建设技术模式与应用效果分析[J].农业环境与发展.2012(5):61-63.

2016年度温州市科协软科学研究课题“无线传感网络在城市信息化建设中的应用研究”（项目编号：KX2016B-06）及浙江省教育科学规划基金资助项目（项目编号：2016SCG188）阶段性成果。

林祥德（1977-），男，江苏连云港人，硕士研究生，讲师、工程师，研究方向：无线通信技术、职业教育。

林 娟（1976-），女，吉林白山人，本科，一级教师，研究方向：通信技术、职业教育。

张丽娜（1980-），女，浙江温州人，硕士研究生，副教授，研究方向：数据挖掘、图像处理技术。